CN117098793A - 具有磺酸基的含氟化合物及固体高分子型燃料电池 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种化合物，所述化合物在极性溶剂中的溶解性良好、在用作固体高分子型燃料电池的催化剂层中的电解质的情况下，固体高分子型燃料电池发挥良好的发电特性。一种化合物，其具有下述通式(I)所表示的结构。(通式(I)中，Ar1为芳香族结构，根据情况被磺酸基取代，Ar2为芳香族结构，根据情况被磺酸基取代，Ar3为芳香族结构，根据情况被磺酸基取代，其中，p＝1时，Ar2为苯环，根据情况被磺酸基取代，R1～R5各自独立地为氢、磺酸基或芳香族基团，芳香族基团各自独立地根据情况被磺酸基取代，R1～R5中的1个为氢或磺酸基，4个为芳香族基团，选自由Ar1、Ar2、Ar3、为芳香族基团的情况下的R1、R2、R3、R4及R5以及苯环A组成的组中的1种以上具有1个以上的磺酸基，l、m为l+m＝1.0的情况下的摩尔分率，为0＜l≤1.0且0≤m＜1.0，在m不为0的情况下，各结构单元无规共聚，n各自独立地为1～3的整数，p为0或1。)

Description

具有磺酸基的含氟化合物及固体高分子型燃料电池
技术领域
本发明涉及具有磺酸基的含氟化合物及使用该化合物的固体高分子型燃料电池。
背景技术
固体高分子型燃料电池(PEFC)具有阳极催化剂层、阴极催化剂层和被两催化剂层夹持的固体电解质膜。
固体电解质膜中使用的电解质要求具有质子传导性、气体阻隔性、电子绝缘性和耐久性。作为满足这样的特性的电解质，可使用氟系离聚物。
作为固体电解质膜和催化剂层中使用的电解质，已知在骨架中具有芳香族、在骨架中导入了磺基的烃系离聚物(例如参照专利文献1和专利文献2)。
作为固体电解质膜中使用的组合物，已知包含具有磺基的氟化聚合物和具有能够与该氟化聚合物的磺基反应的官能团的氟化芳香族化合物的组合物(例如参照专利文献3)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：美国专利公报7301002号
专利文献2：日本特开2015-95424号公报
专利文献3：日本特表2014-522437号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
催化剂层通过将使催化剂、催化剂载体及电解质分散或溶解于溶剂而成的催化剂组合物涂布于固体电解质膜及基材等而制造。作为溶剂，通常使用醇、水等极性溶剂。另一方面，对于催化剂层的电解质，除了质子传导性以外，还要求透气性，并且要求电子传导性。因此，电解质在将负载于催化剂载体的催化剂的至少一部分覆盖时，容易发挥这些特性，固体高分子型燃料电池可得到良好的发电特性。因此，在催化剂组合物中，期望电解质的至少一部分被溶解于溶剂，且被溶解比例高。
然而，在专利文献3的组合物中，由于用途为固体电解质，因此没有催化剂的覆盖这样的技术问题，对于氟化聚合物和与反应氟化芳香族化合物反应而成的化合物在溶剂中的溶解性没有进行研究。
本发明的技术问题在于提供一种化合物，其在极性溶剂中的溶解性良好，在用作固体高分子型燃料电池的催化剂层中的电解质的情况下，固体高分子型燃料电池发挥良好的发电特性。
用于解决技术问题的技术方案
本发明例如为以下的[1]～[13]。
[1]一种化合物，其具有下述通式(I)所表示的结构。
[化1]
(通式(I)中，Ar1为芳香族结构，根据情况被磺酸基取代，
Ar2为芳香族结构，根据情况被磺酸基取代，
Ar3为芳香族结构，根据情况被磺酸基取代，
其中，p＝1时，Ar2为苯环，根据情况被磺酸基取代，
R1～R5各自独立地为氢、磺酸基或芳香族基团，芳香族基团各自独立地根据情况被磺酸基取代，
R1～R5中的1个为氢或磺酸基，4个为芳香族基团，
选自由Ar1、Ar2、Ar3、为芳香族基团的情况下的R1、R2、R3、R4及R5以及苯环A组成的组中的1种以上具有1个以上的磺酸基，
l、m为l+m＝1.0的情况下的摩尔分率，为0<l≤1.0且0≤m<1.0，在m不为0的情况下，各结构单元无规共聚，
n各自独立地为1～3的整数，
p为0或1。)
[2]一种化合物，其使磺化剂与下述通式(pre-I)所表示的化合物反应而得到。
[化2]
(通式(pre-I)中，Ar1′为芳香族结构，
Ar2′为芳香族结构，
Ar3′为芳香族结构，
其中，p＝1时，Ar2′为苯环，
R1′～R5′各自独立地为氢或芳香族基团，
R1′～R5′中的1个为氢，4个为芳香族基团，
l、m为l+m＝1.0的情况下的摩尔分数，为0<l≤1.0且0≤m<1.0，在m不为0的情况下，各结构单元无规共聚，
n各自独立地为1～3的整数，
p为0或1。)
[3]根据[1]的化合物，上述通式(I)中，Ar1选自由
[化3]
组成的组(其中，X各自独立地为氢、碳原子数1～8的烷基或苯基)中的1种，根据情况被磺酸基取代。
[4]根据[1]的化合物，上述通式(I)中，为芳香族的情况下的R1～R5各自独立地选自由
[化4]
组成的组中的1种，根据情况被磺酸基取代。
[5]根据[2]的化合物，上述通式(pre-I)中，Ar1′选自由
[化5]
组成的组(其中，X各自独立地为氢、碳原子数1～8的烷基或苯基)中的1种。
[6]根据[2]的化合物，上述通式(pre-I)中，为芳香族的情况下的R1′～R5′各自独立地选自由
[化6]
组成的组中的1种化合物。
[7]根据[1]～[6]中任一项的化合物，其用作固体高分子型燃料电池的阳极催化剂层和/或阴极催化剂层的电解质。
[8]一种固体高分子型燃料电池的催化剂层，其包含[1]～[6]中任一项的化合物。
[9]一种催化剂组合物，其包含[1]～[6]中任一项的化合物、金属催化剂和催化剂载体。
[10]根据[9]的催化剂组合物，其用于固体高分子型燃料电池。
[11]一种固体高分子型燃料电池的催化剂层，其包含[10]的催化剂组合物。
[12]一种膜电极接合体，其具有固体电解质膜、气体扩散层及[11]的催化剂层。
[13]一种固体高分子型燃料电池，其具有[12]的膜电极接合体。
发明效果
本发明的化合物在极性溶剂中的溶解性良好，在用作固体高分子型燃料电池的催化剂层中的电解质的情况下，固体高分子型燃料电池发挥良好的发电特性。
附图说明
图1是示意性地表示固体高分子型燃料电池的构成的剖视图。
具体实施方式
[本发明的第一方式]
本发明的第一方式涉及具有下述通式(I)所表示的结构的化合物。
[化7]
(通式(I)中，Ar1为芳香族结构，根据情况被磺酸基取代，
Ar2为芳香族结构，根据情况被磺酸基取代，
Ar3为芳香族结构，根据情况被磺酸基取代，
其中，p＝1时，Ar2为苯环，根据情况被磺酸基取代，
R1～R5各自独立地为氢、磺酸基或芳香族基团，芳香族基团各自独立地根据情况被磺酸基取代，
R1～R5中的1个为氢或磺酸基，4个为芳香族基团，
选自由Ar1、Ar2、Ar3、为芳香族基团的情况下的R1、R2、R3、R4及R5以及苯环A组成的组中的1种以上具有1个以上的磺酸基，
l、m为l+m＝1.0的情况下的摩尔分率，为0<l≤1.0且0≤m<1.0，在m不为0的情况下，各结构单元无规共聚，
n各自独立地为1～3的整数，
p为0或1。)
通式(I)中的Ar1、Ar2、Ar3、R1、R2、R3、R4、R5、l、m、n及p如以下所示。
Ar1为芳香族结构，根据情况也可被磺酸基取代。Ar1优选不具有磺酸基以外的取代基。
作为芳香族结构，可举出单环芳香族、多环芳香族、稠合芳香环及芳香族杂环，优选单环芳香族及多环芳香族。
Ar1更优选为选自由以下组成的组(其中，X各自独立地为氢、碳原子数1～8的烷基或苯基)中的1种，根据情况被磺酸基取代，
[化8]
进一步优选为选自由以下组成的组中的1种，根据情况被磺酸基取代。
[化9]
Ar2为芳香族结构，根据情况，可被磺酸基取代。Ar2优选不具有磺酸基以外的取代基。
作为芳香族结构，可举出单环芳香族、多环芳香族、稠合芳香环及芳香族杂环，优选单环芳香族及芳香族杂环，更优选苯环。
芳香族杂环是除了碳以外还包含1个以上的氮、硫、氧的环状化合物。作为包含氮的芳香族杂环，可举出吡啶、吡嗪、嘧啶、哒嗪、喹啉、异喹啉等，作为包含硫的芳香族杂环，可举出噻吩、苯并噻吩等，作为包含氧的芳香族杂环，可举出呋喃、苯并呋喃等。
p＝1时，Ar2为苯环，根据情况，可被磺酸基取代。
Ar3为芳香族结构，根据情况，可被磺酸基取代。Ar3优选不具有磺酸基以外的取代基。
作为芳香族结构，可举出与Ar2中例示的结构相同的结构。
R1～R5各自独立地为氢、磺酸基或芳香族基，R1～R5中的1个为氢或磺酸基，4个为芳香族基团。芳香族基团各自独立地根据情况可具有磺酸基。芳香族基团优选不具有磺酸基以外的取代基。
作为为芳香族基团的情况下的R1～R5，各自独立地优选为选自由
[化10]
组成的组中的1种，根据情况具有磺酸基，更优选为
[化11]
根据情况具有磺酸基。
优选R1与R4相同，优选R2与R3相同。
R5优选为氢或磺酸基。
选自由Ar1、Ar2、Ar3、为芳香族基团的情况下的R1、R2、R3、R4及R5以及苯环A组成的组中的1种以上具有1个以上的磺酸基。
优选在、为芳香族基团的情况下的R1、R2、R3、R4及R5组成的组中的1种以上具有1个以上的磺酸基。
通式(I)所表示的化合物的磺酸基的数量优选为1～8，更优选为1～5，进一步优选为2～4。
l、m为l+m＝1.0的情况下的摩尔分率，为0<l≤1.0且0≤m<1.0，优选为0.5<l≤1.0且0≤m<0.5。在m不为0的情况下，摩尔分率l及m各结构单元无规共聚。
n各自独立地为1～3的整数，优选为1或2。
p为0或1，优选为0。
作为上述通式(I)所表示的化合物，优选举出下述通式(Ia)所表示的化合物。
[化12]
上述通式(Ia)中，Ar1、l、m、n及p如通式(I)中定义的那样。q各自独立地为0或1，不能全部的q为0，且全部的q的总和优选为1～8，更优选为1～5，进一步优选为2～4。
[化合物的制造方法]
通式(I)所表示的化合物通过以下的制造方法来制造。
以下的制造方法中，除了Ar1′、Ar2′、Ar3′、R1′、R2′、R3′、R4′及R5′不具有磺酸基这一方面以外，只要没有特别说明，则如通式(I)所定义。即，如后述的本发明的第二方式中的通式(pre-I)所定义。l、m、n及p只要没有特别说明，则如通式(I)所定义。
(1)工序1
工序1中，通过以下的制造方法制造具有苯骨架的双卤素单体，所述苯骨架具备不具有磺酸基的R1′～R5′的取代基。
工序1中，使式(i)所表示的化合物与被乙炔基及二卤素取代且未被磺酸基取代的Ar2′进行狄尔斯–阿尔德(Diels-Alder)反应，得到作为双卤素单体的式(v)所表示的化合物。或者，使式(i)所表示的化合物与被乙炔基及单卤素取代且未被磺酸基取代的Ar3′进行狄尔斯–阿尔德(Diels-Alder)反应后，将卤素基转换为硼酸基或硼酸酯基，进一步进行铃木-宫浦反应，得到作为双卤素单体的式(iv)所表示的化合物。反应温度通常为20～200℃。
[化13]
(2)工序2
工序2中，使用钯催化剂进行方案A或方案B的反应，得到下述通式(pre-I)所表示的含氟化合物。
[化14]
需要说明的是，通式(pre-I′)为通式(pre-I)的m＝0的情况，通式(pre-I″)为通式(pre-I)的m不为0的情况。
[化15]
[化16]
其中，方案B中，式(viii)中的Ar1′未被磺酸基取代。另外，通式(pre-I″)中，0<m′<1.0。
通式(pre-I)所表示的化合物的利用实施例记载的方法测定的数均分子量(Mn)优选为5000～100000，更优选为6000～80000，进一步优选为8000～60000。
通式(pre-I)所表示的化合物的利用实施例记载的方法测定的分子量分散度(PDI)优选为1～8，更优选为1～6，进一步优选为1～4。
(3)工序3
工序3中，使通式(pre-I)所表示的化合物与磺化剂反应，得到在通式(pre-I)所表示的化合物中引入了磺酸基的通式(I)所表示的化合物。相对于在通式(pre-I)中的Ar1′、Ar2′、Ar3′、为芳香族基团的情况下的R1′、R2′、R3′、R4′及R5′以及具有R1′～R5′的取代基的苯环组成的组中的1种以上，磺酸基被导入。
作为磺化剂，可举出氯硫酸三甲基甲硅烷基酯、氯磺酸、发烟硫酸、硫酸等。相对于使用通式(pre-I)所表示的含氟聚合物中的摩尔分率而算出的每单位结构的分子量，磺化剂优选为以当量比计为0.5～6倍的量进行反应。
作为反应中使用的溶剂，可举出二氯甲烷、氯仿等卤素系溶剂。
反应温度通常为0～100℃。
[本发明的第二方式]
本发明的第二方式涉及通过使磺化剂与下述通式(pre-I)所表示的化合物反应而得到的化合物。
[化17]
(通式(pre-I)中，Ar1′为芳香族结构，
Ar2′为芳香族结构，
Ar3′为芳香族结构，
其中，p＝1时，Ar2′为苯环，
R1′～R5′各自独立地为氢或芳香族基团，
R1′～R5′中的1个为氢，4个为芳香族基团，
l、m为l+m＝1.0的情况下的摩尔分率，为0<l≤1.0且0≤m<1.0，在m不为0的情况下，各结构单元无规共聚，
n各自独立地为1～3的整数，
p为0或1。)
通式(pre-I)中的Ar1′、Ar2′、Ar3′、R1′、R2′、R3′、R4′、R5′、l、m、n和p如以下所示。
Ar1′为芳香族结构。Ar1′优选不具有取代基。
作为芳香族结构，可举出单环芳香族、多环芳香族、稠合芳香环及芳香族杂环，优选单环芳香族及多环芳香族。
Ar1′更优选为选自由以下组成的组(其中，X各自独立地为氢、碳原子数1～8的烷基或苯基)中的1种，
[化18]
进一步优选为选自由以下组成的组中的1种。
[化19]
Ar2′为芳香族结构。作为芳香族结构，可举出单环芳香族、多环芳香族、稠合芳香环及芳香族杂环，优选单环芳香族及芳香族杂环，更优选苯环。Ar2′优选不具有取代基。
芳香族杂环是除了碳以外，包含1个以上的氮、硫、氧的环状化合物。作为包含氮的芳香族杂环，可举出吡啶、吡嗪、嘧啶、哒嗪、喹啉、异喹啉等，作为包含硫的芳香族杂环，可举出噻吩、苯并噻吩等，作为包含氧的芳香族杂环，可举出呋喃、苯并呋喃等。
p＝1时，Ar2′为苯环。
Ar3′为芳香族结构。作为芳香族结构，可举出与Ar2′中例示的结构相同的结构。Ar3′优选不具有取代基。
R1′～R5′各自独立地为氢或芳香族基团，R1′～R5′中的1个为氢，4个为芳香族基团。R1′～R5′为芳香族基团的情况下，优选不具有取代基。
作为为芳香族基团的情况下的R1′～R5′，各自独立地优选为选自由
[化20]
组成的组中的1种，更优选为
[化21]
优选R1′与R4′相同，优选R2′与R3′相同。
R5′优选为氢。
l、m为l+m＝1.0的情况下的摩尔分率，为0<l≤1.0且0≤m<1.0，优选为0.5<l≤1.0且0≤m<0.5。m不为0的情况下，摩尔分率l及m各结构单元无规共聚。
n各自独立地为1～3的整数，优选为1或2。
p为0或1，优选为0。
通式(pre-I)所表示的化合物的利用实施例记载的方法测定的数均分子量(Mn)优选为5000～100000，更优选为6000～80000，进一步优选为8000～60000。
通式(pre-I)所表示的化合物的利用实施例记载的方法测定的分子量分散度(PDI)优选为1～8，更优选为1～6，进一步优选为1～4。
通式(pre-I)所表示的化合物通过包含第一方式的制造方法的工序1和工序2的制造方法而得到。
作为磺化剂，可举出氯硫酸三甲基甲硅烷基酯、氯磺酸、发烟硫酸、硫酸等。
具体而言，本发明的第二方式的化合物通过与本发明的第一方式的制造方法的工序3相同的反应而得到。
本发明的第二方式的化合物优选通过使通式(pre-I)所表示的化合物与磺化剂反应，对通式(pre-I)中的Ar1′、Ar2′、Ar3′、为芳香族基团的情况下的R1′、R2′、R3′、R4′及R5′以及具有R1′～R5′的取代基的苯环组成的组中的1种以上导入磺酸基。
[固体高分子型燃料电池]
图1是示意性地表示固体高分子型燃料电池(以下，也称为“燃料电池”)的结构的剖视图。
固体高分子型燃料电池100具有阳极催化剂层103、阴极催化剂层105及被两催化剂层夹持的固体电解质膜107，各催化剂层在外侧具有气体扩散层(Gas Diffusion Layer，以下也称为“GDL”)101。将该结构称为膜电极接合体(Membrane Electrode Assembly，以下也称为“MEA”)。固体高分子型燃料电池通常将该膜电极接合体(MEA)夹持于隔离件109。
上述通式(I)所表示的化合物能够用于燃料电池的阳极催化剂层103、阴极催化剂层105及固体电解质膜107，优选用于燃料电池的阳极催化剂层103、阴极催化剂层105，从抑制高电流驱动时的氧气扩散性的降低引起的过电压上升的观点出发，更优选至少用于阴极催化剂层105。
将负载于催化剂载体的催化剂称为电极催化剂。本说明书中，有时将阳极催化剂层103和阴极催化剂层105简称为催化剂层。
催化剂层103、105各自包含催化剂、用于负载催化剂的催化剂载体以及电解质。
作为阳极催化剂层103中的催化剂，能够没有特别限制地使用公知的金属催化剂，作为阴极催化剂层105中的催化剂，能够没有特别限制地使用公知的金属催化剂。作为这样的阳极催化剂层103和阴极催化剂层105中使用的金属催化剂，例如可举出：铂、金、银、钌、铱、铑、钯、锇、钨、铅、铁、铬、钴、镍、锰、钒、钼、镓、铝等金属、它们的合金和它们的核壳等。
作为催化剂载体，例如可举出槽法炭黑、炉法炭黑、热裂法炭黑等炭黑、将包含各种碳原子的材料碳化并活化处理的活性炭、焦炭、天然石墨、人造石墨、石墨化碳等碳材料，从比表面积高、电子传导性优异的方面出发，优选炭黑。
作为电解质，使用上述通式(I)所表示的化合物。电解质可以单独使用上述通式(I)所表示的化合物，也可以在上述通式(I)所表示的化合物中任意地组合其它电解质，例如选自由Nafion(注册商标、杜邦株式会社制)、Aquivion(注册商标、Solvay株式会社制)、Flemion(注册商标、旭硝子株式会社制)、Aciplex(注册商标、旭化成株式会社制)等氟系磺酸聚合物、烃系磺酸聚合物和部分氟导入型烃系磺酸聚合物组成的组中的至少1种。
对阳极催化剂层103和阴极催化剂层105的制作方法进行说明。制备包含上述通式(I)所表示的化合物、金属催化剂和催化剂载体的催化剂组合物作为催化剂油墨后，将催化剂油墨涂布到目标基材上并干燥以制备催化剂层。作为电解质，除了上述通式(I)所表示的化合物之外，催化剂组合物还可以包含上述通式(I)所表示的化合物以外的电解质。
作为目标基材，例如可举出高分子电解质膜、GDL、由氟树脂形成的片材等，能够通过公知的制造方法制作催化剂层。在包含氟树脂的片材上涂布催化剂油墨的情况下，将涂布的催化剂层转印到高分子电解质膜上。作为包含氟树脂的片材，一般是包含聚四氟乙烯(PTFE)的片材。
上述通式(I)所表示的化合物能够以适度的厚度覆盖负载于催化剂载体的金属催化剂，因此在保持催化剂的功能的同时，气体的扩散性和质子传导性良好。上述通式(I)所表示的化合物相对于金属催化剂的使用量优选为0.1～10倍。
用作催化剂油墨的催化剂组合物可以包含粘结剂和溶剂。
为了抑制电极催化剂中的电子传导性的降低，粘结剂能够用作将催化剂载体彼此粘结的成分。作为粘结剂，例如可举出聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)、乙烯-丙烯-二烯共聚物(EPDM)、Nafion(注册商标、杜邦株式会社制)、Aquivion(注册商标、Solvay株式会社制)、Flemion(注册商标、旭硝子株式会社制)、Aciplex(注册商标、旭化成株式会社制)等氟系磺酸聚合物等。它们可以单独使用1种，也可以组合使用2种以上。
作为溶剂，例如可举出：水、甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、1-丁醇、2-丁醇、异丁醇、叔丁醇、戊醇、二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺等极性溶剂。作为上述溶剂，优选水、甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、1-丁醇、2-丁醇和异丁醇。它们可以单独使用1种，也可以组合使用2种以上。
催化剂组合物中的各成分的含量可根据目的适当调整，在催化剂组合物中，在除去溶剂的重量的固体成分的100质量％中，金属催化剂优选为10～60质量％，更优选为30～50质量％，包含上述通式(I)所表示的化合物的电解质优选为5～50质量％，更优选为10～30质量％，催化剂载体优选为20～75质量％，更优选为30～50质量％，粘结剂优选为0～5质量％，更优选为0～3质量％。既作为电解质又作为粘结剂举出的成分以上述配合量中包含在电解质中。
催化剂组合物中使用的溶剂相对于催化剂组合物的100质量％，溶剂优选为50～99质量％，更优选为80～99质量％。
作为固体电解质膜107的材料，可举出上述通式(I)所表示的化合物、Nafion(注册商标、杜邦株式会社制)、Aquivion(注册商标、Solvay株式会社制)、Flemion(注册商标、旭硝子株式会社制)、Aciplex(注册商标、旭化成株式会社制)等氟系磺酸聚合物、烃系磺酸聚合物、部分氟系导入型烃系磺酸聚合物等，从质子传导性的观点出发，可举出上述通式(I)所表示的化合物。
作为固体电解质膜107的膜厚，从导电性、耐久性、气体的交叉泄漏的观点出发，优选为10～100μm，更优选为20～60μm。
作为气体扩散层101，没有特别限制，优选使用具有导电性的多孔质材料，作为这样的材料，例如可举出碳性的纸及无纺布、毛毡、无纺布等。
以上对本发明的第一方式的通式(I)所表示的化合物进行了记载，但本发明的第二方式的化合物也可以与通式(I)所表示的化合物相同地使用。
实施例
以下，通过实施例及比较例进一步详细地说明本发明，但本发明并不受这些实施例的限定。
[数均分子量(Mn)和重均分子量(Mw)的测定方法]
利用凝胶渗透色谱(以下简称为GPC)的测定结果。测定中使用东曹株式会社制GPC装置，测定条件等如以下所述。
GPC柱：TSKgel SuperHZM-N；TSKgel SuperHZ 3000；TSKgel SuperHZ 2000(东曹株式会社)
柱温度：40℃
溶剂：四氢呋喃(THF)
流量：0.6ml/分钟
标准试样：聚苯乙烯(东曹株式会社)
[合成例1：化合物M-1的合成]
[化22]
(1)Int-1的合成
氮气氛下，在反应容器中分别加入5.16g 2,2′-(1,4-亚苯基)双(1-亚苯基-1,2-二酮)、6.66g 1,3-二苯基丙烷-2-酮，加入320ml乙醇。加热反应液，使其回流后，滴加利用1.69g氢氧化钾和8ml乙醇制备的溶液，在加热回流条件下搅拌30分钟。放冷至室温后，一边利用冰浴冷却一边进一步搅拌1小时后，进行过滤。将得到的过滤物干燥，得到8.94g(收率86％)目标物Int-1。
1HNMR(500MHz,DMSO-d6)δ(ppm):7.21-7.24(m,12H),7.15-7.18(m,4H),6.92-6.93(m,4H).
(2)Int-2的合成
氮气氛下，在反应容器中分别加入12g Int-1、6.2g 1-溴-4-乙炔基苯，加入60mL硝基苯。将反应液加热至180℃并搅拌7小时。冷却至室温后，滴加至甲醇中，搅拌后进行过滤，干燥过滤物，得到15g(收率91％)目标物Int-2。
(3)Int-3的合成
氮气氛下，向反应容器中加入10g Int-2、5.7g双(频哪醇)二硼、0.91g[1,1′-双(二苯基膦)二茂铁]二氯-钯(II)二氯甲烷加成物、5.5g乙酸钾和70mL N,N-二甲基甲酰胺。将反应液加热至150℃，搅拌18小时。冷却至室温后，滴加至离子交换水中，搅拌后进行过滤，干燥过滤物。使干燥后的过滤物溶解后，利用柱色谱(氯仿/己烷＝1/1)进行分离、精制，得到7.4g(收率68％)目标物Int-3。
1HNMR(500MHz,CDCl3)δ(ppm):7.60(d,J＝8.0Hz,2H),7.55(s,1H),7.18(d,J＝8.0Hz,2H),7.14-7.16(m,5H),6.90-6.92(m,6H),6.83-6.87(m,7H),6.76-6.78(m,2H),1.32(s,12H).
(4)M-1的合成
氮气氛下，在反应容器中加入7.0g Int-3、6.5g 1,3-二溴-5-碘苯、0.70g四(三苯基膦)钯，加入100mL 2M碳酸钾水溶液、70mL乙醇和175mL甲苯。将反应液加热至80℃，搅拌3.5小时。冷却至室温后，进行分液，将得到的有机层用硫酸钠干燥。进行浓缩，将得到的浓缩液通过柱色谱(氯仿/己烷＝1/3-1/1的梯度)进行分离、精制，得到7.4g(收率89％)目标物M-1。
1HNMR(500MHz,CDCl3)δ(ppm):7.61-7.62(m,2H),7.59(m,2H),7.34(d,J＝8.0Hz,2H),7.24(d,J＝8.0Hz,2H),7.16(m,5H),6.93-6.96(m,6H),6.84-6.88(m,7H),6.78-6.80(m,2H).
[合成例2：化合物M-2的合成]
[化23]
(1)Int-4的合成
氮气氛下，在反应容器中加入5.0g 1，3-二溴-5-碘苯、0.29g双(三苯基膦)二氯化钯、0.081g碘化亚铜、0.11g三苯基膦、1.5g三甲基甲硅烷基乙炔，加入5mL四氢呋喃、10mL三乙胺。将反应液加热至50℃，搅拌8.5小时。将反应液冷却至室温后，进行硅胶过滤，使得到的滤液浓缩干固。加入己烷使其溶解，通过柱色谱(己烷)进行分离、纯化，得到4.0g(收率87％)目标物Int-4。
1HNMR(500MHz,CDCl3)δ(ppm):7.61(t,J＝2.0Hz,1H),7.53(d,J＝2.0Hz,2H),0.24(s,9H).
(2)Int-5的合成
在反应容器中加入4.0g Int-4、5.0g碳酸钾，加入50mL甲醇。将反应液在室温搅拌72小时。将反应液过滤，使得到的滤液浓缩、干固。溶解于氯仿中，加入离子交换水进行分液(2次)。将有机层用硫酸钠干燥后，进行浓缩、干燥，得到2.4g(收率75％)目标物Int-5。
1HNMR(500MHz,CDCl3)δ(ppm):7.66(t,J＝1.5Hz,1H),7.56(d,J＝1.5Hz,2H),3.16(s,1H).
(3)M-2的合成
氮气氛下，在反应容器中加入3.4g Int-1、2.3g Int-5，加入20mL硝基苯。将反应液加热至180℃并搅拌17小时。冷却至室温后，滴加至甲醇中，搅拌后进行过滤，干燥过滤物，得到4.1g(收率76％)目标物M-2。
1HNMR(500MHz,CDCl3)δ(ppm):7.49(s,1H),7.43(t,J＝1.5Hz,1H),7.23(d,J＝1.5Hz,2H),7.13-7.18(m,5H),7.00-7.01(m,3H),6.92-6.94(m,3H),6.82-6.88(m,7H),6.76-6.78(m,2H).
[合成例3：M-3的合成]
[化24]
(1)Int-6的合成
在氮气氛下，分别加入25.0g 1,4-苯偶酰、32.3g 1,3-二苯基丙-2-酮，加入200g乙醇。加热反应液，使其回流后，滴加利用8.23g氢氧化钾和50g乙醇制备的溶液，在加热回流条件下搅拌30分钟。放冷至室温后，进一步搅拌1小时后，进行过滤。将得到的过滤物干燥，得到41.7g(收率83％)目标物Int-6。
1HNMR(500MHz,CDCl3)δ(ppm):7.59(m,4H),7.28-7.21(m,22H),7.19(m,4H),7.05(m,4H),6.94(m,4H).
(2)M-3的合成
氮气氛下，在反应容器中加入20.0g Int-6、11.0g 1-溴-4-乙炔基苯，加入100mL硝基苯。将反应液加热至180℃并搅拌19小时。冷却至室温后，滴加至甲醇中，搅拌后进行过滤，干燥过滤物，得到26.8g(收率93％)目标物M-3。
1HNMR(500MHz,CDCl3)δ(ppm):7.45(m,2H),7.28-7.26(m,4H),7.23-7.20(m,3H),7.15-7.14(m,3H),7.10-7.07(m,3H),7.04-6.92(m,17H),6.79-6.76(m,3H),6.72-6.69(m,4H),6.66-6.64(m,1H),6.41(m,1H),6.34(m,2H),6.27(s,1H).
[实施例1：电解质1的合成]
(1)P-1的合成
[化25]
氮气氛下，在反应容器中加入0.70g M-1、0.30g 2,2′,3,3′,5,5′,6,6′-八氟联苯、0.0096g三(二亚苄基丙酮)二钯、0.015g三(邻甲氧基苯基)膦、1.1g碳酸铯、0.10g特戊酸，加入8mL环戊基甲基醚。将反应液加热至105℃，搅拌9.5小时。冷却至室温后，将反应液滴加到甲醇-离子交换水混合液中，进行搅拌。进行过滤，将得到的过滤物干燥后，溶解于四氢呋喃，滴加到0.2％N,N-二乙基二硫代氨基甲酸钠三水合物甲醇溶液中搅拌。进行过滤，将得到的过滤物干燥，得到0.54g(收率65％)目标物P-1。
Mn16400(PDI 1.69)
(2)电解质1的合成
在反应容器中加入0.30g P-1、15mL二氯甲烷，加入0.79g氯磺酸三甲基甲硅烷基酯(Trimethylsilyl chlorosulfonate)。将反应液在室温搅拌2小时后，加入乙醇使反应停止。将反应液滴加到乙醚中，搅拌后，进行过滤，将得到的过滤物干燥，得到在P-1中导入了磺酸基的电解质1。
[实施例2：电解质2的合成]
(1)P-2的合成
[化26]
氮气氛下，在反应容器中加入0.59g M-1、0.036g 1,4-二溴苯、0.30g 2,2′,3,3′,5,5′,6,6′-八氟联苯、0.0094g三(二亚苄基丙酮)二钯、0.014g三(邻甲氧基苯基)膦、1.1g碳酸铯和0.10g特戊酸，并加入8mL环戊基甲基醚。将反应液加热至105℃，搅拌24小时。冷却至室温后，将反应液滴加到甲醇-离子交换水混合液中搅拌。进行过滤，将得到的过滤物干燥后，溶解于四氢呋喃，滴加到0.3％N,N-二乙基二硫代氨基甲酸钠三水合物甲醇溶液中搅拌。进行过滤，将得到的过滤物干燥，得到0.68g(收率89％)目标物P-2。
Mn32600(PDI 2.08)
(2)电解质2的合成
在反应容器中加入0.30g P-2、15mL二氯甲烷，并加入0.44g氯磺酸三甲基甲硅烷基酯。将反应液在室温搅拌14小时后，加入乙醇使反应停止。将反应液滴加到乙醚中，搅拌后，进行过滤，将得到的过滤物干燥，得到0.32g在P-2中导入了磺酸基的电解质2。
[实施例3：电解质3的合成]
(1)P-3的合成
[化27]
氮气氛下，在反应容器中加入0.35g M-1、0.12g 1,3-二溴苯、0.30g 2,2′,3,3′,5,5′,6,6′-八氟联苯、0.0096g三(二亚苄基丙酮)二钯、0.015g三(邻甲氧基苯基)膦、1.1g碳酸铯和0.10g特戊酸，并加入9mL环戊基甲基醚。将反应液加热至105℃，搅拌22小时。冷却至室温后，将反应液滴加到甲醇-离子交换水混合液中搅拌。进行过滤，将得到的过滤物干燥后，溶解于四氢呋喃，滴加到0.4％N,N-二乙基二硫代氨基甲酸钠三水合物甲醇溶液中搅拌。进行过滤，将得到的过滤物干燥，得到0.32g(收率52％)目标物P-3。
Mn21600(PDI 2.33)
(2)电解质3的合成
在反应容器中加入0.30g P-3、15mL二氯甲烷，加入0.57g氯磺酸三甲基甲硅烷基酯。将反应液在室温搅拌19小时后，加入乙醇使反应停止。将反应液滴加到乙醚中，搅拌后，进行过滤，将得到的过滤物干燥，得到0.27g在P-3中导入了磺酸基的电解质3。
[实施例4：电解质4的合成]
(1)P-4的合成
[化28]
氮气氛下，在反应容器中加入0.49g M-1、0.071g 1,4-二溴苯、0.15g 1,2,4,5-四氟苯、0.0093g三(二亚苄基丙酮)二钯、0.014g三(邻甲氧基苯基)膦、1.1g碳酸铯和0.10g特戊酸，并加入9mL环戊基甲基醚。将反应液加热至105℃，搅拌24小时。冷却至室温后，将反应液滴加到甲醇-离子交换水混合液中搅拌。进行过滤，将得到的过滤物干燥后，溶解于四氢呋喃，滴加到0.3％N,N-二乙基二硫代氨基甲酸钠三水合物甲醇溶液中搅拌。进行过滤，将得到的过滤物干燥，得到0.50g(收率92％)目标物P-4。
Mn20300(PDI 1.80)
(2)电解质4的合成
在反应容器中加入0.30g P-4、15mL二氯甲烷，并加入0.61g氯磺酸三甲基甲硅烷基酯。将反应液在室温搅拌15小时后，加入乙醇使反应停止。将反应液滴加到乙醚中，搅拌后，进行过滤，将得到的过滤物干燥，得到0.39g在P-4中导入了磺酸基的电解质4。
[实施例5：电解质5的合成]
(1)P-5的合成
[化29]
氮气氛下，在反应容器中加入0.50g M-2、0.083g 1,4-二溴苯、0.17g 1,2,4,5-四氟苯、0.011g三(二亚苄基丙酮)二钯、0.016g三(邻甲氧基苯基)膦、1.2g碳酸铯和0.12g特戊酸，并加入9mL环戊基甲基醚。将反应液加热至105℃，搅拌21.5小时。冷却至室温后，将反应液滴加到甲醇-离子交换水混合液中搅拌。进行过滤，将得到的过滤物干燥后，溶解于四氢呋喃，滴加到0.3％N,N-二乙基二硫代氨基甲酸钠三水合物甲醇溶液中搅拌。进行过滤，将得到的过滤物干燥，得到0.50g(收率89％)目标物P-5。
Mn23700(PDI 2.43)
(2)电解质5的合成
在反应容器中加入0.30g P-5、15mL二氯甲烷，并加入0.66g氯磺酸三甲基甲硅烷基酯。将反应液在室温搅拌13小时后，加入乙醇使反应停止。将反应液滴加到乙醚中，搅拌后，进行过滤，将得到的过滤物干燥，得到0.26g在P-5中导入了磺酸基的电解质5。
[实施例6：电解质6的合成]
(1)P-6的合成
[化30]
氮气氛下，在反应容器中加入0.50g M-2、0.12g 1,2,4,5-四氟苯、0.0074g三(二亚苄基丙酮)二钯、0.012g三(邻甲氧基苯基)膦、0.87g碳酸铯和0.084g特戊酸，并加入9mL环戊基甲基醚。将反应液加热至105℃，搅拌24小时。冷却至室温后，将反应液滴加到甲醇-离子交换水混合液中搅拌。进行过滤，将得到的过滤物干燥后，溶解于四氢呋喃，滴加到0.2％N,N-二乙基二硫代氨基甲酸钠三水合物甲醇溶液中搅拌。进行过滤，将得到的过滤物干燥，得到0.44g(收率90％)目标物P-6。
Mn8400(PDI 1.56)
(2)电解质6的合成
在反应容器中加入0.31g P-6、15mL二氯甲烷，并加入0.55g氯磺酸三甲基甲硅烷基酯。将反应液在室温搅拌12.5小时后，加入乙醇使反应停止。将反应液滴加到乙醚中，搅拌后，进行过滤，将得到的过滤物干燥，得到0.34g在P-6中导入了磺酸基的电解质6。
[实施例7：电解质7的合成]
(1)P-7的合成
[化31]
氮气氛下，在反应容器中加入0.50g M-2、0.16g 2,2'-二溴-9,9'-螺联[9H-芴]、0.17g 1,2,4,5-四氟苯、0.011g三(二亚苄基丙酮)二钯、0.016g三(邻甲氧基苯基)膦、1.2g碳酸铯、0.12g特戊酸，并加入9mL环戊基甲基醚。将反应液加热至105℃，搅拌24小时。冷却至室温后，将反应液滴加到甲醇-离子交换水混合液中搅拌。进行过滤，将得到的过滤物干燥后，溶解于四氢呋喃，滴加到0.5％N,N-二乙基二硫代氨基甲酸钠三水合物甲醇溶液中搅拌。进行过滤，将得到的过滤物干燥，得到0.54g(收率84％)目标物P-7。
Mn20400(PDI 2.25)
(2)电解质7的合成
在反应容器中加入0.30g P-7、15mL二氯甲烷，并加入0.57g氯磺酸三甲基甲硅烷基酯。将反应液在室温搅拌13.5小时后，加入乙醇使反应停止。将反应液滴加到乙醚中，搅拌后，进行过滤，将得到的过滤物干燥，得到0.30g在P-7中导入了磺酸基的电解质7。
[实施例8：电解质8的合成]
(1)P-8的合成
[化32]
氮气氛下，在反应容器中加入0.58g M-2、0.097g 1,3-二溴苯、0.40g2,2′,3,3′,5,5′,6,6′-八氟联苯、0.013g三(二亚苄基丙酮)二钯、0.019g三(邻甲氧基苯基)膦、1.4g碳酸铯和0.14g特戊酸，并加入10mL环戊基甲基醚。将反应液加热至105℃，搅拌24小时。冷却至室温后，将反应液滴加到甲醇-离子交换水混合液中搅拌。进行过滤，将得到的过滤物干燥后，溶解于四氢呋喃，滴加到1.0％N,N-二乙基二硫代氨基甲酸钠三水合物甲醇溶液中搅拌。进行过滤，将得到的过滤物干燥，得到0.72g(收率85％)目标物P-8。
Mn18200(PDI 2.12)
(2)电解质8的合成
在反应容器中加入0.30g P-8、15mL二氯甲烷，并加入0.51g氯磺酸三甲基甲硅烷基酯。将反应液在室温搅拌14小时后，加入乙醇使反应停止。将反应液滴加到乙醚中，搅拌后，进行过滤，将得到的过滤物干燥，得到0.14g在P-8中导入了磺酸基的电解质8。
[比较例1：电解质9的合成]
(1)P-9的合成
[化33]
氮气氛下，在反应容器中加入0.32g 3,5-二溴联苯、0.30g 2,2′,3,3′,5,5′,6,6′-八氟联苯、0.0098g三(二亚苄基丙酮)二钯、0.014g三(邻甲氧基苯基)膦、1.1g碳酸铯和0.10g特戊酸，并加入6mL环戊基甲基醚。将反应液加热至105℃，搅拌23.5小时。冷却至室温后，将反应液滴加到甲醇-离子交换水混合液中搅拌。进行过滤，将得到的过滤物干燥后，溶解于四氢呋喃，滴加到0.3％N,N-二乙基二硫代氨基甲酸钠三水合物甲醇溶液中搅拌。进行过滤，将得到的过滤物干燥，得到0.36g(收率80％)目标物P-9。
Mn25200(PDI 2.36)
(2)电解质9的合成
在反应容器中加入0.30g P-9、15mL二氯甲烷，并加入0.37g氯磺酸三甲基甲硅烷基酯。将反应液在室温搅拌23小时后，加入乙醇使反应停止。将反应液滴加到乙醚中，搅拌后，进行过滤，将得到的过滤物干燥，得到0.30g在P-9中导入了磺酸基的电解质9。
[比较例2：P-10的合成]
[化34]
氮气氛下，在反应容器中加入0.47g 3,5-二溴-5′-苯基-1,1′:3′,1″-三联苯、0.30g 2,2′,3,3′,5,5′,6,6′-八氟联苯、0.0091g三(二亚苄基丙酮)二钯、0.014g三(邻甲氧基苯基)膦、1.1g碳酸铯和0.10g特戊酸，并加入6mL环戊基甲基醚。将反应液加热至105℃，搅拌24小时。冷却至室温后，将反应液滴加到甲醇-离子交换水混合液中搅拌。进行过滤，将得到的过滤物干燥，得到目标物P-10。另外，得到的P-10的溶解性低，因此无法实施分子量测定。
[比较例3：P-11的合成]
[化35]
氮气氛下，在反应容器中加入0.74g 3,5-二溴-5′-苯基-1,1′:3′,1″-三联苯、0.16g 1,4-二溴苯、0.35g 1,2,4,5-四氟苯、0.021g三(二亚苄基丙酮)二钯、0.032g三(邻甲氧基苯基)膦、2.4g碳酸铯和0.23g特戊酸，并加入5mL环戊基甲基醚。将反应液加热至105℃，搅拌24小时。冷却至室温后，将反应液滴加到甲醇-离子交换水混合液中搅拌。进行过滤，将得到的过滤物干燥，得到目标物P-11。另外，得到的P-11的溶解性低，因此无法实施分子量测定。
[比较例4：电解质10的合成]
(1)P-12的合成
[化36]
氮气氛下，在反应容器中加入1.50g M-3、0.27g 1,2,3,5-四氟苯、0.014g三(二亚苄基丙酮)二钯、0.022g三(邻甲氧基苯基)膦、1.62g碳酸铯和0.16g特戊酸，并加入17mL环戊基甲基醚。将反应液加热至105℃，搅拌19小时。冷却至室温后，将反应液滴加到甲醇-离子交换水混合液中搅拌。进行过滤，将得到的过滤物干燥后，溶解于四氢呋喃，滴加到0.2％N,N-二乙基二硫代氨基甲酸钠三水合物甲醇溶液中搅拌。进行过滤，将得到的过滤物干燥，得到1.26g(收率85％)目标物P-12。
Mn10100(PDI 1.90)
(2)电解质10的合成
在反应容器中加入0.30g P-12、15mL二氯甲烷，并加入1.66g氯磺酸三甲基甲硅烷基酯。将反应液在室温搅拌15.5小时后，加入乙醇使反应停止。将反应液滴加到乙醚中，搅拌后，进行过滤，将得到的过滤物干燥，得到0.39g在P-12中导入了磺酸基的电解质10。
[导入磺酸基前的聚合物P-1～P-12的溶解性确认]
为了确认在磺酸基导入的反应中使用的溶剂中的溶解性，加入相对于氯仿溶剂分别成为0.25质量％的溶液的量的聚合物，按照以下的基准进行评价。
〇：没有聚合物的溶解残留，能够制作0.25质量％的溶液。
×：有聚合物的溶解残留，无法制作0.25质量％的溶液。
将结果示于表1。
[电解质1～10的溶解性确认]
为了确认催化剂油墨在用作溶剂的极性溶剂中的溶解性，相对于1-丙醇/离子交换水(1质量份/1质量份)混合溶剂，加入成为5质量％的溶液的量的电解质，按照以下的基准进行评价。将结果示于表1。
〇：没有电解质的溶解残留，能够制作5质量％的溶液。
×：有电解质的溶解残留，无法制作5质量％的溶液。
[催化剂油墨的制备]
在玻璃容器中加入0.25g铂负载碳催化剂(TEC10E50E、田中贵金属工业制)、4.5g离子交换水、4.5g 1-丙醇、实施例1～8和比较例1中合成的电解质的5％水/1-丙醇(1质量份/1质量份)溶液1.3g，利用均质器进行20分钟超声波照射，制备催化剂油墨。
[气体扩散电极的制作]
将带微孔层的气体扩散层(SIGRACET GDL28BC、SGL碳制)配置于80℃的热板，在微孔层侧利用喷涂法涂布通过上述方法制成的催化剂油墨，制成在微孔层上形成有催化剂层的气体扩散电极。
[膜-电极接合体的制作]
对于电解质膜(Nafion NR212、膜厚50μm、Chemours公司制)的两面，利用上述制作的一对气体扩散电极夹持，在0.47kN、140℃的条件下进行10分钟热压成型，制作膜-电极接合体。
[发电评价]
将上述得到的膜-电极接合体的电极部分以外用一对垫片覆盖，在两侧配置兼作气体流路的隔离件、集电板、绝缘片、紧固板，制成固体高分子型燃料电池。将其作为单电池，将一方作为氧极供给空气，将一方作为燃料极，供给氢进行发电。关于发电条件，以电池温度为80℃、空气侧、燃料侧相对湿度均为50％RH、燃料和氧利用率为2％的方式供给各气体，实施发电性能评价。将0.8、0.6、0.4A/cm2时的输出电压示于表1。
[表1]
如表1所示，实施例1～8与比较例1～4相比，对于极性溶剂具有高溶解性，也可利用电池进行发电，因此确认到可用作电解质。
附图标记说明
100 固体高分子型燃料电池
101 气体扩散层
103 阳极催化剂层
105 阴极催化剂层
107 固体电解质膜
109 隔离件

Claims (13)

1.一种化合物，其特征在于，具有下述通式(I)所表示的结构，
通式(I)中，Ar1为芳香族结构，根据情况被磺酸基取代，
Ar2为芳香族结构，根据情况被磺酸基取代，
Ar3为芳香族结构，根据情况被磺酸基取代，
其中，p＝1时，Ar2为苯环，根据情况被磺酸基取代，
R1～R5各自独立地为氢、磺酸基或芳香族基团，芳香族基团各自独立地根据情况被磺酸基取代，
R1～R5中的1个为氢或磺酸基，4个为芳香族基团，
选自由Ar1、Ar2、Ar3、为芳香族基团的情况下的R1、R2、R3、R4及R5以及苯环A组成的组中的1种以上具有1个以上的磺酸基，
l、m为l+m＝1.0的情况下的摩尔分率，为0<l≤1.0且0≤m<1.0，在m不为0的情况下，各结构单元无规共聚，
n各自独立地为1～3的整数，
p为0或1。
2.一种化合物，其特征在于，使磺化剂与下述通式(pre-I)所表示的化合物反应而得到，
通式(pre-I)中，Ar1′为芳香族结构，
Ar2′为芳香族结构，
Ar3′为芳香族结构，
其中，p＝1时，Ar2′为苯环，
R1′～R5′各自独立地为氢或芳香族基团，
R1′～R5′中的1个为氢，4个为芳香族基团，
l、m为l+m＝1.0的情况下的摩尔分率，为0<l≤1.0且0≤m<1.0，在m不为0的情况下，各结构单元无规共聚，
n各自独立地为1～3的整数，
p为0或1。
3.根据权利要求1所述的化合物，其中，所述通式(I)中，Ar1为选自由
组成的组中的一种，根据情况被磺酸基取代，其中，X各自独立地为氢、碳原子数1～8的烷基或苯基。
4.根据权利要求1所述的化合物，其中，所述通式(I)中，为芳香族的情况下的R1～R5各自独立地为选自由
组成的组中的1种，根据情况被磺酸基取代。
5.根据权利要求2所述的化合物，其中，所述通式(pre-I)中，Ar1′为选自由
组成的组中的1种，其中，X各自独立地为氢、碳原子数1～8的烷基或苯基。
6.根据权利要求2所述的化合物，其中，所述通式(pre-I)中，为芳香族的情况下的R1′～R5′各自独立地为选自由
组成的组中的1种。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的化合物，其中，所述化合物用作固体高分子型燃料电池的阳极催化剂层和/或阴极催化剂层的电解质。
8.一种固体高分子型燃料电池的催化剂层，其特征在于，包含权利要求1～6中任一项所述的化合物。
9.一种催化剂组合物，其特征在于，包含权利要求1～6中任一项所述的化合物、金属催化剂和催化剂载体。
10.根据权利要求9所述的催化剂组合物，其中，所述催化剂组合物用于固体高分子型燃料电池。
11.一种固体高分子型燃料电池的催化剂层，其特征在于，所述催化剂层包含权利要求10所述的催化剂组合物。
12.一种膜电极接合体，其特征在于，具有固体电解质膜、气体扩散层及权利要求11所述的催化剂层。
13.一种固体高分子型燃料电池，其特征在于，具有权利要求12所述的膜电极接合体。
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JP2007294408A (ja) * 2006-03-29 2007-11-08 Toyota Central Res & Dev Lab Inc Ｐｐｐ型炭化水素電解質及びその製造方法、ｐｐｐ、並びに、ｐｐｐ型炭化水素電解質を用いた電解質膜、触媒層及び固体高分子型燃料電池
JP5352128B2 (ja) * 2008-06-03 2013-11-27 本田技研工業株式会社 固体高分子型燃料電池用膜−電極構造体
JP2014522437A (ja) 2011-06-06 2014-09-04 ソルベイ スペシャルティ ポリマーズ イタリー エス．ピー．エー． 安定なイオン交換フッ素化ポリマー及びこれから得られる膜
DE102012020936A1 (de) * 2011-10-28 2013-05-02 Daimler Ag Sulfonierter poly(phenylen)-copolymer-elektrolyt für brennstoffzellen
JP6278507B2 (ja) 2013-11-14 2018-02-14 学校法人上智学院 燃料電池用高分子電解質、これを用いた燃料電池用触媒電極および燃料電池
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